太阳辐射与农业生产

太阳辐射与农业生产

太阳辐射是地球的主要能量来源。直接辐射（太阳以平行光的形式直接映射于体表）是太阳的总辐射之一。这是农业气候的重要资源。文中的太阳总辐射和光能均指太阳直接辐射。太阳辐射与农业生产的关系非常密切。“万物生长靠太阳”,没有太阳的光和热就不会有地球上的生命,也就不会有农业。太阳辐射一方面是形成一定的气候生态环境的重要因素,另一方面与植物的生长有多方面的直接关系。太阳辐射就是太阳发射的电磁波,几乎包括自然界中所有波长的电磁波,分为紫外区、可见光区和红外区3个区段。可见光能被植物细胞中的叶绿素吸收,进行光合作用,其中蓝紫光作用下的光合产物,蛋白质较多,红橙光作用下的光合产物,碳水化合物较多。绿光不被吸收,所以植物叶子呈绿色。紫外区的辐射对植物生长有抑制杀菌作用。红外辐射对植物的光周期有作用,还可提供热能。农业产量的估算也离不开太阳辐射的计算。所以,研究当地的太阳辐射对指导农业生产具有深刻的现实意义。1顺丰地区太阳总辐射1.1个月和算例2:明好日下的评论员百分率nRg=Ra(a+bnN)Rg=Ra(a+bnΝ)式中,Rg为太阳总辐射,单位为J/cm2;Ra为天文太阳辐射常数;n为气象站日照观测计测得的日照时数,N为某站当地某个时期的天文昼长,以可照时数表示;实际日照时数除以可照时数再乘以100%便是日照百分率,也就是公式中的n的百分率,即日照百分率;a、b为待定系数,荷兰科学家M.R.Rietvela提出了确定a、b值的公式:a=0.10+0.24nNb=0.38+0.08(nN)−1a=0.10+0.24nΝb=0.38+0.08(nΝ)-1式中,n代表日照百分率,以小数形式参加计算;N代表某个地区的可照时数。1.2抚顺地区太阳总辐射资源1.2.1清原县和新宾县经计算统计,抚顺市区和抚顺县历年平均全年接收到的太阳辐射能为129.863J/cm2;清原县为126.024J/cm2;新宾县为121.596J/cm2;地区平均为125.828J/cm2。抚顺县最多,新宾县最少(图1)。1.2.2农业光能资源可利用的季节和分配单季节是气候学上的概念,分气候季节和农业气候季节。气候季节或气象季节是按气候状况、月份划分的,即春、夏、秋、冬四个季节。农业气候季节是以冷暖为主要依据划分的,即温暖季节和寒冷季节,俗称冬天和夏天,也称之为冬半年和夏半年。这种季节有明显的地域特点。根据气温变化状况确定了抚顺地区的农业气候季节,以月为单位,把月平均气温在零上的时期定为温暖季,在零下的时期定为寒冷季,也就是冬半年和夏半年。从气温资料的平均情况看,抚顺地区温暖季开始于4月,终止于10月,相应地,寒冷季节开始于11月,终止于3月。3和11月是2个季节的过渡时期。农事季节是与农业、作物生长有关的季节,也称为作物生殖生长期,分为农业春季,也就是春播期,农业夏季即作物旺盛生长期和农业秋季,即作物成熟期。一般地,4~5月为春播期,6~7月为作物旺盛生长季,8~9月为作物成熟期。而4~9月为作物生长季,少数蔬菜生长能延迟到10月中旬。至于反季蔬菜生产则是另外一种情况,属于非自然生产季节。按上述季节划分情况,抚顺地区太阳总辐射量的季节分布和分配情况见表1和表2。由表2可知,抚顺地区温暖季节(夏半年)太阳总辐射占全年总辐射的72%左右,而寒冷季节(冬半年)太阳总辐射只占全年太阳总辐射的27%~28%。说明自然生态光能可利用资源还是比较可观的。作物生长季太阳总辐射是最主要的光能资源,也可称之为有效的农业光能资源,抚顺地区作物生长季光能资源见表3。由表3可知,作物生长季里春播期和旺盛生长期两个时期太阳辐射大体相当,都在28J/cm2左右,成熟期稍少。作物生长季(4~9月)太阳总辐射在80J/cm2左右,完全进入光合作用期(5~9月)抚顺地区太阳总辐射在67J/cm2左右。2太阳总辐射的时空分布2.1地区所属三县各月太阳总辐射特征太阳总辐射的时间变化是指各月的变化。从各月资料统计结果看,抚顺地区所属三县各月太阳总辐射的变化规律是一致的。由图2可知,太阳总辐射的最大值出现在5月,最小值出现在12月。县区间各月略有差异,高低依次为抚顺县、清原县和新宾县。地区平均值与清原县比较接近。2.2太阳总辐射的最大出现在5月和12月经对太阳总辐射地区平均值进行分析表明,抚顺地区年平均太阳总辐射基本在120~130J/cm2波动。44年间达到或超过130J/cm2的有6年,分别为1965年133J/cm2,1970年130J/cm2,1978年131J/cm2,1982年130J/cm2,1989年131J/cm2,1997年131J/cm2。低于120J/cm2的仅1年(1976年)为119J/cm2。由图3可知,太阳总辐射的最大值出现在5月,最小值出现在12月。县区间各月略有差异,高低依次为抚顺县、清原县和新宾县。地区平均值与清原县比较接近。3水稻二十四年玉米光能利用率为5.所谓作物光能利用率是从农作物经济产量体现出来的在农业生产过程中对太阳光能的利用程度,作物光能利用率随农业技术水平的提高而提高。自新中国成立后(1957~2000年),1998年抚顺地区水稻光能利用率最高,达1.108%,水稻单产达9000kg/hm2以上;1960年水稻光能利用率最低(0.196%),水稻单产仅1500kg/hm2。44年间水稻单产翻了6倍,提高了近7500kg/hm2。水稻光能利用率提高了0.912%。1998年玉米光能利用率最高,达1.401%,单产8865kg/hm2。1960年玉米光能利用率最低,为0.159%,单产960kg/hm2。1957~2000年玉米光能利用率提高了1.242%,单产提高了7905kg/hm2。1998年大豆光能利用率最高,为0.639%,单产2610kg/hm2。最低光能利用率为0.223%,单产862.5kg/hm2。1957~2000年大豆光能利用率提高0.417%,单产提高了1620kg/hm2。1998年粮豆综合平均光能利用率最高为1.176%,单产6885kg/hm2。光能利用率最低为0.168%,单产2400kg/hm2。1957~2000年,粮豆光能利用率提高了1.008%,粮食平均单产提高了4485kg。4生态光照分析(1)抚顺地区三县太阳总辐射能抚顺县最多,新宾县最少。(2)抚顺地区温暖季节太阳总辐射占全年总辐射的百分比基本是在72%左右,而寒冷季节只占27%~28%,说明自然生态光能可利用资源还是比较可观的。(3)作物生长季(4~